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天线效应(Process Antenna Effect,PAE)
在半导体芯片制造过程中,某些工艺上会存在游离的电荷;如等离子刻蚀时,暴露在离子束下的金属或poly会积累电荷(就像一根天线一样,收集电荷)而产生电势,积累的电荷与暴露在离子束下金属面积成正比;如果积累了足够电荷的一根长金属线或POLY直接连接到MOS管的GATE上时,栅氧会被击穿,导致芯片失效;
antenna ratio
通常用antenna ratio来衡量一颗芯片发生天线效应的概率;antenna ratio(天线比)定义为:构成所谓天线的导体面积与其相连的栅面积之比,比值越大天线效应越容易发生(这个值与工艺有关,常见为300:1),随着工艺尺寸越来越小,天线效应发生的可能越来越高;
消除天线效应的方法:
就是要想办法减小antenna ratio;使直接连接到栅的导体面积变小;
1.跳线法
采用跳线法,断开存在天线效应的金属M1;如下图,一根长金属M1连接到GATE上,收集足够的电荷后,产生的电势超过栅氧承受的击穿电压后,栅氧被击穿;
那么我们采用跳线法,把靠近栅氧的一侧M1先断开,此时积累的电荷不足以击穿栅氧;然后再制作通孔和M2将M1连接起来(期间M1上积累的电荷会被清洗掉),不会改变它们的连接关系,同时消除天线效应;
2. 添加天线器件
在存在天线效应的导体上添加反偏的二极管,为积累的电荷提供一个泄放回路,这样积累的电荷就不会对栅氧造成损坏,从而消除天线效应;
3. 插入缓冲器Buffer
通过在直接连接到栅的导体上插入缓冲器来切断长线消除天线效应;
(2.3会引入器件增加芯片面积,需与电路商量插入器件需不影响电路功能)
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